מוליכות חשמלית

מוליכות חשמלית (היכולת של זרם חשמלי לעבור דרך חומר) מתקשרת ישירות להתנגדות חשמלית (ההיפך ממוליכות). כאשר ההתנגדות גבוהה, זרם קטן יעבור תחת אותו הפרש מתח.

חומרים מוליכים הם כאלה שבהם קיימים נושאי מטען חופשיים בתנועה, למשל אלקטרונים בנחושת. חומרים כאלה כוללים מתכות, תמיסות מלוחות (כמו מי ים), וחלק מפולימרים וקרמיים מוליכים.


מוליכות G מוגדרת כיחס בין הזרם I למתח V שנמדד בין שתי נקודות. התנגדות R היא ההופכי של המוליכות, או היחס של המתח לזרם (חוק אוהם). מכאן: יותר מוליכות = יותר זרם עבור אותו מתח.


מוליכות של גוף תלויה גם בממדים שלו, למשל אורך התיל ושטח חתך שלו. התכונה של החומר עצמו נקראת מקדם מוליכות. מקדם זה מייצג עד כמה שדה חשמלי מניע את נושאי המטען החופשיים בחומר. הוא מושפע מצפיפות המטענים וגורמים המפריעים לתנועה שלהם, כמו פגמים גבישיים.


יחידת ההתנגדות היא אוהם (Ω). יחידת המוליכות היא סימנס (S), שהיא ההופכי של אוהם. שמות אלו משקפים את הקשר ההופכי בין הגדלים. יש גם תקן השוואתי למוליכות שנקרא IACS, שמתייחס לנחושת מרופה.


בתיל אוהמי (חומר שמתנהג לפי חוק אוהם) ההתנגדות R קשורה למקדם ההתנגדות ρ, לאורך l ושטח החתך A לפי הנוסחה R = ρ · l / A. מקדם ההתנגדות ρ משתנה עם הטמפרטורה; במערכות מהנדסיות נוהגים לתאר זאת בקירוב על ידי מקדם טמפרטורה α שנמדד אמפירית.


ההבדל בין מוליך לבין מבודד קשור לאופן שבו המוליכות משתנה עם הטמפרטורה. במבודד המוליכות עולה כשחם יותר, בעוד שבמתכת המוליכות יורדת עם עליית הטמפרטורה. הסיבה מוסברת על ידי פערי אנרגיה במבודד ורטט של הסריג במוליך.

במוליכים האלקטרונים החיצוניים נעים בקלות, ואפשר לתאר מצב של "ים אלקטרונים" במתכות. במבודדים האלקטרונים קשורים חזק לגרעין והם לא ניידים. קיימים גם מוליכים למחצה, כמו צורן, שבהם ניתן לשלוט במוליכות, תכונה חשובה לאלקטרוניקה.

מים מזוקקים הם מבודדים, אך הוספת מלחים הופכת אותם למוליכים. יש גם תופעה שנקראת מוליכות-על: חומרים שבטרמפרטורות מאוד נמוכות אינם מציגים התנגדות כלל.

מוליכות חשמלית היא כמה טוב חשמל יכול לעבור בתוך חומר. התנגדות היא ההיפך שלה. כשיש התנגדות גבוהה, חשמל עובר פחות.


מוליכות (יכולת העברת חשמל) קשורה לזרם ולמתח. התנגדות היא המתח חלקי הזרם.


כל חומר מקבל מספר שמראה כמה הוא מוליך, קוראים לזה מקדם מוליכות. גם צורת התיל חשובה: תיל ארוך דק יהיה פחות מוליך מתיל קצר עבה.


התנגדות נמדדת באוהם (Ω). מוליכות נמדדת בסימנס (S). זה פשוט אומר שאם אחד עולה, השני קטן.


אפשר לחשב התנגדות של תיל לפי מקדם ההתנגדות, האורך והעובי שלו.


מתכות כמו נחושת מוליכות מאוד. עץ, זכוכית ואוויר הם מבודדים, לא מעבירים חשמל טוב. מים בלי מלחים הם מבודדים, אבל אם מוסיפים מלח הם מתחילים להוליך חשמל. יש גם חומרים מיוחדים שנקראים מוליכות-על. הם לא מתנגדים לחשמל בכלל בטמפרטורות נמוכות.